铜物理显影动力学和机理——电化学探讨

本文采用镀铜铂电极和暂态恒电流阶跃的方法测得了铜物显(铜物理显影)体系的极化曲线。结果表明,单电极Cu²⁺还原的阴极极化曲线与NaBH₄氧化的阳极极化曲线交点的混合电位E_mp=-715mV,对应的i_R为8.9×10^-4Acm^-2。这与直接测得的铜物显体系的E_mp=-720mV,和i_R=8.7×10^-4Acm^-2很相近。这意味着应用混合电位理论来分析铜物显过程是合理的。在铜物显的混合电极系统中,Cu²⁺还原的阴极反应与BH₄^-氧化的阳极反应相互影响很小。当镀铜电极表面涂有明胶时,反应速率降低(6.09μgcm^-2min^-1),与动力学测得的结果(4.82μg cm^-2 min^-1)比较接近,而在不涂明胶的电极上反应速率则大得多(17.12 μg cm^-2 min^-1),这表明了明胶对物显过程的显著影响。根据Tafel方程,从极化曲线斜率可求碍转移系数α=0.48,并推测铜沉积过程是两步单电子转移反应,且第一个电子的转移是控制步骤。